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基于单拷贝核Pgk1和Acc1基因序列对中国赖草属植物的系统发育研究

作　者: 王静
导　师: 周永红
学　校: 四川农业大学
专　业: 植物资源保护与利用
关键词: 赖草属分子系统学核基因 Acc1 Pgk1 亲缘关系地理分化
分类号: Q943
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

赖草属Leymus Hochst.是小麦族Triticeae(Poaceae)的一个重要多年生属,全世界有约32个种和19个亚种,从北极寒温带到南亚热带均有分布。中国是赖草属物种分布最多的国家。该属植物的大多数物种为草原和草甸的主要组成成分,许多种类是优良的牧草,具有较高的饲用价值。同时,赖草属植物的许多优良性状(如耐盐碱、耐旱、抗病虫等)已成为麦类作物和牧草遗传改良的重要基因资源。然而,目前赖草属植物的系统地位、种间亲缘关系、基因组来源、起源仍然存在较大的分歧。本研究利用编码质体乙酰-CoA羧化酶(plastid acetyl-CoA carboxylase)和磷酸甘油酸激酶的(phosphoglycerate kinase)的两个单拷贝核Acc1和Pgk1基因序列,对中国分布的赖草属植物及其近缘属冰草属(P)、澳冰草属(W)、新麦草属(Ns)、拟鹅观草属(St)、大麦属(H)、Thinopyrum(E~b)和Lophopyrum(E~e)植物共32个类群进行了系统发育重建,探讨中国赖草属的属内种间及其与近缘属间的系统关系、Ns基因组供体来源和Xm基因组可能的起源。主要结果如下:1.在基于Pgk1和Acc1基因序列的系统发育树中,绝大多数赖草属植物都与3个新麦草属植物聚为一支,表明赖草属植物与新麦草属关系密切,支持赖草属植物的Ns基因组来源于新麦草属。Pgk1基因数据还显示,不同的赖草属植物分别与不同的新麦草属植物聚在一起,暗示可能不同的新麦属植物参与了不同的赖草属植物的物种形成。2.Pgk1和Acc1基因系统发育树显示除L.alaicus外,赖草属植物没有和拟鹅观草属、Thinopyrum和Lophopyrum形成分支,表明拟鹅观草属、Thinopyrum和Lophopyrum与赖草属植物亲缘关系不密切。然而,在Pgk1基因系统发育树中,L.alaicus A与Lo.elongatum植物聚在一起,L.alaicus B与Th.bessarabicum和2个冰草属植物聚为一支,暗示L.alaicus可能存在基因渗入现象。3.Acc1基因系统发育树显示Acc1基因的Xm基因组拷贝类型与冰草属植物形成一个自展支持率为92%的分支。Pgk1基因系统发育树显示,除了L.alaicus外,其它赖草属植物的Pgk1基因的Xm基因组拷贝类型没有与任何一个供试的二倍体植物聚在一起,这些结果表明赖草属植物的Xm基因组来源至少涉及到P基因组和一个未知来源的基因组。4.Pgk1和Acc1基因系统发育树中,来自青藏高原的L.qinghaicus、L.pendulus、L.pseudoracemosus、L.flexus、L.ovatus、L.crassiusculus、L.duthiei、L.secalinus、L.shanxiensis形成一支,表明来它们具有较近的亲缘关系;来自新疆的L.alaicus、L.angustus和L.ramosus聚在一起,表明三者的亲缘关系较近。5.Pgk1基因数据显示同一个赖草属物种具有两种不同的Ns序列,且分别与不同的赖草属植物聚在一起,推测不同赖草属物种间可能由于杂交导致了物种间存在多重起源,不同赖草属植物间可能存在遗传交流。6.Pgk1和Acc1基因序列的系统发育分析显示青藏高原赖草属植物形成一个独立的分支,推测青藏高原赖草在长期的演化中已处于相对独立的状态。Pgk1和Acc1基因数据也表明青藏高原赖草属植物与东北亚赖草属植物亲缘关系较近。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-10
一、文献综述  10-21
  1 赖草属的分类历史  10-11
  2 赖草属的形态特征  11-12
  3 赖草属的地理分布  12
  4 赖草属植物资源及其应用  12-13
  5 赖草属的研究现状  13-17
    5.1 赖草属的形态学研究  13
    5.2 赖草属的核型研究  13-15
    5.3 赖草属的染色体组组成  15-16
    5.4 赖草属分子系统学研究  16-17
  6 赖草属系统与进化研究存在的问题  17-18
  7 本研究方法  18-20
    7.1 细胞核单拷贝基因Pgkl  19
    7.2 细胞核单拷贝基因Accl  19-20
  8 本研究的目的和意义  20-21
二、材料与方法  21-28
  1 实验材料  21
  2 实验方法  21-26
    2.1 基因组总DNA提取  21-23
    2.2 PCR扩增方法  23-24
    2.3 PCR扩增产物的回收及纯化  24
    2.4 目的片段的克隆  24-26
      2.4.1 目的片段与载体连接  24-25
      2.4.2 连接产物的转化和培养  25-26
    2.5 序列测定  26
  3 数据分析  26-28
    3.1 序列分析  26
    3.2 系统发育分析  26-28
三、结果与分析  28-36
  1 基因序列分析  28-32
    1.1 Pgkl基因序列分析  28-30
    1.2 Accl基因序列分析  30-32
  2 系统发育分析  32-36
    2.1 Pgkl基因的系统发育分析  32-34
    2.2 Accl基因的系统发育分析  34-36
四、讨论  36-40
  1 赖草属与新麦草属植物的系统关系  36-37
  2 赖草属与拟鹅观草属、Thiinopyrum、Lophopyrum的系统关系  37-38
  3 Xm基因组可能的起源  38
  4 中国赖草属植物的系统关系  38-39
  5 中国赖草属植物的地理分化  39-40
参考文献  40-45
在读期间发表的学术论文  45-46
致谢  46

基于单拷贝核Pgk1和Acc1基因序列对中国赖草属植物的系统发育研究

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